【网络BSP开发经验】交换芯片驱动开发1(RTL8306MB交换芯片驱动开发)

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交换机基础知识

交换机处于网络中的位置

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以太网帧结构

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端口

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二层转发原理

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VLAN

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典型网络接口分析

SMI

SMI 是MMI管理总线具有 MDIO和MDC两根线,它允许带有smi的外部设备控制PHY的状态以及内部寄存器。

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MII接口

MII(Media Independent interface)即介质无关接口,它是IEEE-802.3定义的行业标准,是MAC与PHY之间的接口。MII数据接口包含16个信号和2个管理接口信号,如下图所示:

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RMII接口

RMII接口有12个信号线,节省了一半的数据线 ,主要包括四个部分。一是从MAC层到物理层的发送数据接口,二是从MAC层到物理层的接收数据接口,三是物理层与MAC层之间时钟接口,四是MAC层和物理层之间数据管理的MDIO/MDC接口。

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其中CRS_DV是MII中RX_DV和CRS两个信号的合并,当物理层接收到载波信号后CRS_DV变得有效,将数据发送给RXD。当载波信号消失后,CRS_DV会变为无效。在100M以太网速率中,MAC层每个时钟采样一次RXD[1:0]上的数据,在10M以太网速率中,MAC层每10个时钟采样一次RXD[1:0]上的数据,此时物理层接收的每个数据会在RXD[1:0]保留10个时钟。

GMII接口

GMII(Gigabit Media Independant Interface),千兆MII接口。GMII采用8位接口数据,工作时钟125MHz,因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准,该接口定义见IEEE 802.3-2000。信号定义如下:

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综合分析网络接口都具有几根共性的线:

时钟线:都是由PHY侧向MAC侧提供时钟

SMI线:管理PHY寄存器

RXDV: PHY侧向MAC侧告知数据发送

TXEN:MAC侧向PHY侧告知数据发送

典型交换芯片分析

CPU集成MAC外接switch芯片,switch内部一般是N个PHY和N+1个MAC,通过CPU的MAC与Switch的MAC使用MII/RMII等接口MAC-MAC方式连接

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为了可以进行这样的连接,switch与CPU连接的那个MAC口通常可以配置成PHY模式,这个时候从CPU的角度来看,switch与之连接的端口可以看成一个PHY。

RTL8306MB

RTL8306MB-CG是6端口10 / 100M以太网交换机控制器,将用于10Base-T和100Base-TX操作的内存,六个MAC和五个物理层收发器集成到单个芯片中。它支持(T)MII / RMII接口,以使外部设备连接到第六个MAC。外部设备可以是路由引擎,HomePNA,HomePlug或VDSL收发器,具体取决于应用程序。

特征:
基本切换功能
具有存储器和收发器的6端口开关控制器,用于10Base-T和100Base-TX
无阻塞线速收发,无阻塞头转发
兼容IEEE 802.3 / 802.3u自动协商
内置用于数据包缓冲区的高效SRAM,具有2K条目查找表
2048字节最大数据包长度
完全支持流量控制
半双工:背压流量控制
全双工:IEEE 802.3x流控制
支持与外部MAC或PHY的(T)MII / RMII接口连接

支持最多16个VLAN,并且支持VLAN学习,带有四个独立的IVL过滤。

RTL8306MB可以通过硬件管脚将MAC5 配置成三种模式:MAC MODE(MII ) , PHY MODE(MII) ,RMII MODE。

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交换芯片调试过程

交换芯片SDK移植

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其中RTL8306E管理接口为MDC/MDIO,MDC为时钟,MDIO为传输数据…源代码使用两个GPIO引脚来模拟MDC/MDIO信号。将此驱动程序移植到客户平台需要创建文件mdcmdio.c和mdcmdio.h。在这些文件中, 需要实现smi通信逻辑 。如果已经有SMI读写接口再包装一层即可。

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此外还要注意另一个问题,即在SMI读取和写入期间,防止CPU被打断 ,因此在SMIREAD和SMIWRITE中,需要关闭中断以及调度。

问题背景

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在这个项目中的rtl8306MB的mac5 就是被配置成RMII MODE ,首先在进行SMI总线调试的时候非常顺利,可以使用SMI读出chipid , 读写交换芯片配置信息。但是在调试RMII总线的过程中发现switch的MAC5没有任何收发包的记录,cpu也没有任何收发包的记录。所以就准备先用示波器寻找原因。

问题解决

我们首先判断RTL8306MB没有配置成RMII模式,也就是说时钟可能没有通过时钟线从RTL8306MB芯片传输到CPU中,所以首先通过示波器读取时钟信号,在硬件上需要断开时钟信号,然后分别读取时钟线两边的信号:

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读取后发现switch侧有50M时钟,MAC侧无时钟,说明RMII模式配置正常。

然后读取数据线上的数据,因为数据线是独立的,所以每一边只要测差分信号的其中一根就行:

我们首先通过电脑向switch芯片发包然后读取switch芯片和CPU之间的 TXD数据线:

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然后使用cpu通过发包函数,向switch发包:

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发现 两边的数据线上都是有数据的,这就说明两边都是正常进行发送的。

然后测试TXEN,RXDV

TXEN:

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发现TXEN有信号,而RXDV一直没有信号。

所以判断硬件上是不是将TXEN和对端的RXDV 接了起来,为了判断是否是这个问题,我们将TXEN线上的串阻卸下然后在串阻的两端同时检测到使能信号:

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所以MAC侧和PHY侧的使能信号竟然同时出现在了TXEN信号上。所以就可以确定就是将两端的TXEN和RXDV接起来了。飞线之后发现GMAC收发包正常。

查看芯片手册:

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从芯片手册上来看,硬件同事犯了一个非常容易犯的错误,因为在RMII默认就是PHY模式,所以将TXEN,和RXDV搞反了,导致了两端的TXEN接到了对端的RXDV上,导致两端都无法收到使能信号,导致GMAC通信异常。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-477307.html

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